UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ
NÚCLEO DE DESENVOLVIMENTO AMAZÔNICO EM ENGENHARIA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM COMPUTAÇÃO APLICADA
FABRÍCIO DE SOUSA RIBEIRO
AVALIAÇÃO DO IMPACTO DE AMBIENTES GAMIFICADOS NO PROCESSO DE ENSINO-APRENDIZAGEM DA LÓGICA DE PROGRAMAÇÃO DE COMPUTADORES: UMA COMPARAÇÃO ENTRE
ELEMENTOS MONOUSUÁRIO E MULTIUSUÁRIOS
Tucuruí-Pará 2019
FABRÍCIO DE SOUSA RIBEIRO
AVALIAÇÃO DO IMPACTO DE AMBIENTES GAMIFICADOS NO PROCESSO DE ENSINO-APRENDIZAGEM DA LÓGICA DE PROGRAMAÇÃO DE COMPUTADORES: UMA COMPARAÇÃO ENTRE
ELEMENTOS MONOUSUÁRIO E MULTIUSUÁRIOS
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Computação Aplicada do Núcleo de Desenvolvimento Amazônico em Engenharia, da Universidade Federal do Pará, como requisito para a obtenção do título de Mestre em Computação Aplicada.
Orientador: Bruno Merlin
Coorientador: Heleno Fülber
Tucuruí-Pará 2019
Dedico este trabalho aos meus pais e esposa pelo apoio incondicional, pela paciência e compreensão nos momentos de minha ausência.
AGRADECIMENTOS
A realização desta dissertação só foi possível devido a colaboração de diversas pessoas, meus agradecimentos e estima.
Primeiramente a Deus, por ter-me concedido inspiração, saúde, determinação e coragem.
O meu eterno agradecimento à minha família e minha esposa, Miquela Ribeiro, pela paciência, compreensão, incentivo e apoio durante toda essa caminhada.
Ao meu orientador, Bruno Merlin, um agradecimento especial pela confiança, empenho e dedicação. Meu sincero muito obrigado pela parceria e orientação que possibilitou a conclusão dessa dissertação.
Ao meu coorientador, Heleno Fülber, pela parceria, orientação e disponibilidade, mesmo durante seu afastamento legal.
Aos professores Allan Veras e Viviane Santos pela paciência e orientação para realização desta dissertação.
Aos colaboradores da startup CodeCombat Inc, Nick Winter e Andrew Jakubowicz, pelo extraordinária colaboração durante a modificação da ferramenta e disponibilização das licenças para execução da pesquisa deste trabalho.
Aos meus amigos Victor da Cruz Peres e Luiz Fernando Reinoso por proporcionarem o ambiente propício para realização do experimento controlado.
Ao colegas do Instituto Federal de Educação do Pará, Campus Óbidos, pela compreensão e paciência durante as ausências para participação das atividades do programa de pós-graduação.
“Se você não puder se destacar pelo talento, vença pelo esforço.” (Dave Weinbaum)
RESUMO
Nos cursos de Tecnologia que possuem em sua matriz curricular disciplinas relacionadas ao desenvolvimento de softwares (como Fundamentos de Programação), tem-se por parte dos discentes, dificuldades de aprendizagem do desenvolvimento de algoritmos. Consequentemente, faz-se necessário uma metodologia que fuja dos métodos tradicionais de ensino-aprendizagem, uma vez que os discentes precisam de estratégias diferenciadas que possam aumentar o engajamento destes. Nesse sentido, o uso de técnicas de gamificação apresenta-se como uma alternativa promissora frente aos resultados positivos de sua aplicação em várias áreas, inclusive em educação. Nesse cenário, os jogos digitais se destacam. Estes podem ser classificados em jogos monousuário e multiusuários. Diante do exposto, este trabalho tem como objetivo comparar o impacto do uso de ambientes gamificados no processo de ensino-aprendizagem da lógica de programação de computadores entre contexto de elementos monousuário e multiusuários. Os procedimentos de estudo foram divididos em três momentos: revisão sistemática da literatura, preparação do ambiente experimental e realização dos experimentos. O ambiente selecionado corresponde ao jogo Code Combat, com uma versão alterada para integrar os recursos multiusuários. Os experimentos foram realizados com 38 alunos de um curso técnico integrado ao Ensino Médio. Os dados sugerirem um aumento do engajamento dos alunos que fizeram uso do ambiente gamificado que utiliza os recursos multiusuário, porém estatisticamente, não foram identificadas diferenças significativas de aprendizado entre o uso dos dois tipos de recursos.
Palavras-chave: Code Combat; Ensino-Aprendizagem; Programação de Computadores.
ABSTRACT
In Technology courses that have in their curriculum matrix disciplines related to software development (such as Fundamentals of Programming), students have learning difficulties in the development of algorithms. Consequently, a methodology that is beyond the traditional teaching-learning methods is necessary, as students need different strategies that can increase their engagement. In this sense, the use of gamification techniques is a promising alternative to the positive results of their application in various areas, including education. In this scenario, digital games stand out. These can be classified into single and multiuser games. Given the above, this paper aims to compare the impact of the use of gamified environments in the teaching-learning process of computer programming logic between single-user and multi-user context. The study procedures were divided into three moments: systematic literature review, preparation of the experimental environment and performance of the experiments. The selected environment corresponds to the Code Combat game, with a modified version to integrate the multiuser features. The experiments were carried out with 38 students from a technical course integrated with high school. The data suggest an increased engagement of students who made use of the gamified environment that uses multiuser resources, but statistically, no significant learning differences were identified between the use of both types of resources.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 - Estudos classificados pelo nível de Ensino. ... 32
Figura 2 - Tipos de estudos identificados ... 32
Figura 3 - Metodologia dos estudos primários... 33
Figura 4 - Distribuição temporal dos estudos. ... 34
Figura 5 - Técnicas utilizadas. ... 35
Figura 6 - Escolha dos mundos disponíveis. ... 38
Figura 7 – Mapa Kithgard (CS1). ... 39
Figura 8 - Descrição da missão. ... 40
Figura 9 - Escolha do avatar (herói). ... 40
Figura 10 - Orientação para solução da missão ... 41
Figura 11 - Tela de missão do Code Combat ... 41
Figura 12 – Code Combat ... 50
Figura 13 - Ranking dos cursos do G2. ... 59
Figura 14 - Ranking da arena do CS1. ... 60
Figura 15 - Resultados sobre o tempo médio de acesso ao jogo... 61
Figura 16 - Resultado sobre a quantidade média de missões concluídas. ... 62
Figura 17 - Participação nos encontros presenciais do minicurso. ... 62
Figura 18 - Resultado sobre o desempenho médio dos grupos. ... 63
LISTA DE QUADROS
Quadro 1 - Padrões de mecânica de jogos ... 47 Quadro 2 - Elementos de jogos selecionados de acordo com os padrões relacionados ... 48 Quadro 3 - Elementos de jogos do Robocode e Code Combat... 49
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Questões de Pesquisa ... 27
Tabela 2 - String de Busca ... 28
Tabela 3 - Critérios de inclusão e exclusão. ... 29
Tabela 4 - Resultado geral das buscas. ... 30
Tabela 5 - Ferramentas utilizadas. ... 34
Tabela 6 - Informações sobre os mundos/cursos do Code Combat. ... 37
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ... 14
1.1 CONTEXTUALIZAÇÃO E MOTIVAÇÃO ... 14
1.2 OBJETIVOS ... 17
1.3 ESTRUTURA DA DISSERTAÇÃO ... 18
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA E REVISÃO SISTEMÁTICA DA LITERATURA ... 19
2.1 ENSINO-APRENDIZAGEM ... 19
2.2 DESAFIOS DO ENSINO-APRENDIZAGEM DA LÓGICA DE PROGRAMAÇÃO DE COMPUTADORES ... 20
2.2.1 Dificuldades para os docentes ... 21
2.2.2 Dificuldades para os alunos ... 22
2.2.3 Motivação ... 23
2.3 GAMIFICAÇÃO ... 24
2.4 METODOLOGIAS GAMIFICADAS APLICADAS A APRENDIZAGEM DA LÓGICA DE PROGRAMAÇÃO DE COMPUTADORES: UM REVISÃO SISTEMÁTICA DA LITERATURA ... 26
2.4.1 Trabalho Relacionados ... 26
2.4.2 Método Utilizado ... 27
2.4.2.1 Questões da Pesquisa ... 27
2.4.2.2 String de busca ... 28
2.4.2.3 Critérios de inclusão e exclusão ... 28
2.4.2.4 Extração e síntese de dados ... 29
2.4.3 Análise ... 30
2.4.4 Resultados Gerais ... 30
2.4.4.1 Reposta a Questão de Pesquisa (QP1) ... 30
2.4.4.2 Reposta a Questão de Pesquisa (QP2) ... 31
2.4.4.3 Reposta a Questão de Pesquisa (QP3) ... 31
2.4.4.4 Reposta a Questão de Pesquisa (QP4) ... 32
2.4.4.5 Reposta a Questão de Pesquisa (QP5) ... 33
2.4.4.6 Distribuição Temporal... 33
2.4.5 Considerações Finais ... 35 2.5 CODE COMBAT ... 36 3 PROCEDIMENTOS E MÉTODOS ... 43 3.1 TIPO DE PESQUISA ... 43 3.2 MÉTODOS CIENTÍFICOS... 43 3.3 ABORDAGEM DE PESQUISA ... 44 3.4 HIPÓTESES DE PESQUISA ... 44 3.5 VARIÁVEIS ... 44 3.6 CARACTERIZAÇÃO DA AMOSTRA ... 45 3.7 PROCEDIMENTOS ... 45 3.7.1 Revisão da Literatura ... 45
3.7.2 Preparação do ambiente de experimentação ... 46
3.7.2.1 Instrumentos para aferir o engajamento ... 46
3.7.2.2 Instrumentos para aferir o desempenho ... 46
3.7.2.3 Instrumentos para aferir a motivação ... 46
3.7.2.4 Definição dos elementos do ambiente gamificado ... 47
3.7.2.5 Criação do ambiente de experimentação ... 48
3.7.3 Experimento Controlado ... 51
3.8 AVALIAÇÃO ... 52
3.8.1 Experimentação ... 52
3.8.2 Teste de retenção de conhecimento... 53
3.8.3 Teste motivacional ... 54
3.9 TÉCNICA DE ANÁLISE DE DADOS ... 54
3.9.1 Análise qualitativa ... 54
3.9.2 Análise quantitativa... 54
4 RESULTADOS ... 56
4.1 MODIFICAÇÃO DO CODE COMBAT ... 56
4.1.1 Instalação do Code Combat ... 56
4.1.2 Execução do Code Combat ... 57
4.1.3 Programação do Code Combat ... 58
4.1.3 Parcerias consolidadas ... 60
4.2 ANÁLISE DOS DADOS ... 61
4.3 TESTE DAS HIPÓTESES ... 64
5 CONCLUSÕES ... 68 REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICAS ... 70 APÊNDICE A – ARTIGOS INCLUÍDOS NA REVISÃO SISTEMÁTICA 75
APENDICE B – INTRINSIC MOTIVATION INVENTORY – IMI (PORTUGUÊS) ... 79 APÊNDICE C – TESTE DE RETENÇÃO DE CONHECIMENTO ... 80 ANEXO A – GUIA SOBRE OS CONCEITOS ABORDADOS NO PRIMEIRO MAPA ... 83 ANEXO B – GUIA SOBRE OS CONCEITOS ABORDADOS NO SEGUNDO MAPA ... 87
1 INTRODUÇÃO
Matérias que tratam sobre Fundamentos de Programação são pertinentes para o desenvolvimento profissional dos acadêmicos que possuem este componente curricular em seu curso. Todavia, esta disciplina vem sendo motivo de debate sobre os desafios enfrentados por docentes e discentes durante o ensino-aprendizagem. Debates e estudos são consideravelmente enriquecedores para aprimorar a abordagem/metodologia utilizada em sala de aula com o fim de aumentar os níveis de sucesso. Neste sentido, este estudo aborda como temática a avaliação da gamificação como uma alternativa às abordagens já estudadas.
1.1 CONTEXTUALIZAÇÃO E MOTIVAÇÃO
Nos cursos de Tecnologia que possuem em sua matriz curricular disciplinas relacionadas ao desenvolvimento de softwares, por exemplo Fundamentos de Programação, tem-se por parte dos alunos, dificuldades de aprendizagem no desenvolvimento de algoritmos.
Historicamente, as disciplinas introdutórias à lógica de programação de computadores são desafiadoras para a maioria dos alunos. Garlet, Bigolin e Silveira (2018) afirmam que, pelo fato do ensino da programação não ser fácil, é comum observarmos pesquisas que apontam o grande número de evasões nestes cursos, fato que tem relação com as dificuldades de aprendizagem.
Conforme Bittencourt et al. (2013), além de outras demandas, a aprendizagem de programação exige capacidade de abstração, raciocínio lógico e o domínio das noções de álgebra abstrata, sintaxe e semântica das linguagens. Por outro lado, há ainda a questão da motivação para a aprendizagem de programação. Para os autores, o uso de metodologias de ensino-aprendizagem excessivamente formais agrava essa situação.
A falta de motivação decorre também devido à conotação negativa que está associada à disciplina, passada de aluno para aluno. Adicionalmente, as disciplinas de programação adquirem a reputação de serem difíceis. Consequentemente isto influencia na taxa de insucesso dos estudantes.
Por esta razão, segundo Giraffa & Moraes (2013), estudos brasileiros e internacionais apontam para a necessidade de criar estratégias de incentivo à permanência e êxito dos alunos em disciplinas de algoritmos e programação, logo no início dos cursos de computação. Para os autores, a formação deficitária na formação básica dos estudantes tem sido apontada como fator impactantes e relacionado com o cancelamento ou abandono nessas disciplinas.
Desta maneira, faz-se necessário uma metodologia que fuja dos métodos tradicionais de ensino-aprendizagem, de modo que venha aumentar a produtividade do aluno durante a aprendizagem da construção de algoritmos, uma vez que o uso de estratégias diferenciadas podem promover a integração entre os discentes. Procura-se o aumento do engajamento destes em relação ao tema e, conProcura-sequentemente, a diminuição dos índices de evasão/reprovação.
Nesse sentido, o uso de técnicas de gamificação apresentam-se como uma alternativa promissora frente aos resultados positivos de sua aplicação em várias áreas, inclusive em educação (SHELDON, 2012). A gamificação, segundo Santos (2018), é uma técnica que faz uso de mecânicas, estética e pensamentos dos jogos para envolver as pessoas; motivá-las a executar determinadas ações e promover a aprendizagem para resolução de problemas. Para Kapp (2012), a gamificação é a utilização de mecânica, estética e pensamento baseado em games para engajar pessoas, motivar a ação, promover a aprendizagem e resolver problemas.
Estar baseado em games implica na construção de um sistema na qual aprendizes, jogadores ou consumidores se engajarão em um desafio abstrato, definido por regras claras, interagindo e aceitando feedback com o alcance de resultados quantificáveis e com a presença de reações emocionais. (ALVES, 2015, p. 27).
Alves (2015) ainda relata que 97% dos jovens jogam no computador e também em vídeo games, e que atividades divertidas e gamificadas podem ser capazes de engajar diferentes públicos e gerações. Para a autora, a geração
Millenium se engaja, mas “precisa perceber que o que faz é relevante, deseja ter feedback constante para saber se está indo bem”. O local de trabalho, a sala de aula
e o modo como se trabalha mudou. Para a geração dos gamers, não há uma diferença tão marcante entre trabalho, aprendizado e diversão (MATTAR, 2010).
O que funcionava antes não necessariamente funciona hoje quando o assunto é aprendizagem. É este cenário que a gamificação se encaixa. Ajudando-nos a tornar a aprendizagem atrativa, engajadora, divertida e efetiva. (ALVES, 2015, p. XXII).
O engajamento é fundamental na gamificação. Afinal, segundo Alves (2015), trata-se da meta explícita dos sistemas gamificados, principalmente quando o assunto é aprendizagem em uma época em que facilitadores, professores e palestrantes disputam a atenção de seus aprendizes com a tecnologia. A autora ainda relata que atividades divertidas e gamificadas podem ser capazes de engajar diferentes públicos e gerações. A diversão é um elemento de extrema importância e faz com que o usuário tenha o interesse e prazer de jogar. Deste modo pode-se inferir que a gamificação pode ser aplicada no processo de ensino-aprendizagem da lógica de programação de computadores.
Observando os relatos de Alves (2015) e Mattar (2010), pode-se inferir que a geração atual de estudantes pode ser caracterizada pela baixa tolerância a falhas, necessidades imediatistas e não diferenciação de trabalho e diversão, a gamificação pode ser um trunfo baseado no contexto em que os sujeitos estão envolvidos.
Os jogos digitais vêm sendo cada vez mais utilizados para implementar as técnicas de gamificação. Segundo Peixoto, Santos e Resende (2015), a utilização de jogos educacionais é uma das formas de mudança de paradigma de ensino: do aprendizado ao escutar (learning by listen) para o aprendizado ao se fazer (learning
by doing). Uma razão para sua adoção é que existem evidências empíricas que
indicam que os jogos educacionais são ferramentas efetivas para a melhoria do aprendizado e compreensão de assuntos complexos (PEIXOTO et al., 2014). Pode-se deduzir que estes jogos permitem aumentar o interesPode-se dos estudantes nos assuntos abordados em sala de aula.
Dentre as diversas dimensões, os jogos podem ser classificados em jogos para um jogador (monousuário), em que a execução prevê um único usuário como jogador, e os jogos para múltiplos usuários (multiusuários), em que a execução prevê mais de um usuário como participante do tema desenvolvido no jogo. A utilização desses jogos, tanto aqueles com foco educacional quanto aqueles de entretenimento, apresentam uma grande expansão no cenário mundial. Os jogos multiusuários permitem a exploração de aspectos que não poderiam ser cobertos em jogos com um
único usuário como, por exemplo, a colaboração, a sociabilidade e a competição (PEIXOTO, SANTOS e RESENDE, 2015).
Todos os estudos encontrados durante a realização da revisão sistemática da literatura (seção 2.4) declararam que estes jogos foram eficazes no cumprimento dos objetivos propostos, conforme apresentado na seção 2.4.4. Os resultados dessa revisão também apontam a inexistência de estudos (nos veículos pesquisados) que tratam sobre o contexto de elementos monousuário e multiusuário voltados ao ensino-aprendizagem da lógica de programação de computadores. É importante frisar que esses estudos analisados tiveram como alicerce de suas afirmações dados extraídos de ambientes gamificados que possuem, prevalentemente, elementos monousuário. Observando estes resultados já consolidados na literatura e os aspectos comportamentais que podem ser alcançados através dos jogos multiusuários, de acordo com Peixto, Santos e Resende (2015), se faz necessário comparar estes elementos monousuário e multiusuário com o fim investigar se algum destes produz resultados significativamente melhores no contexto do ensino-aprendizagem da lógica de programação de computadores.
1.2 OBJETIVOS
Diante do exposto, este trabalho tem como objetivo geral avaliar o impacto de ambientes gamificados no processo de ensino-aprendizagem da lógica de programação de computadores através da comparação entre os elementos monousuário e multiusuários. Para garantir que este objetivo fosse alcançado, tiveram-se os seguintes objetivos específicos:
Realizar uma revisão sistemática da literatura sobre estudos que abordam o ensino-aprendizagem da lógica de programação;
Desenvolver ou modificar uma ferramenta para estudo do impacto de ambientes gamificados multiusuários no ensino-aprendizagem da lógica de programação de computadores;
Planejar e conduzir experimentos empíricos abordando o uso da ferramenta desenvolvida/modificada;
A questão principal que norteou o trabalho é: “Quais são as evidências que o uso de ambientes gamificados multiusuários são significativamente melhores que ambientes gamificados monousuário com a finalidade de aumentar o engajamento e motivação do discente no processo de ensino-aprendizagem da lógica de programação de computadores?”. Vale observar que ambientes gamificados multiusuários além de implementarem seus próprios recursos, geralmente também fazem uso dos recursos presentes dentro dos ambientes monousuário.
1.3 ESTRUTURA DA DISSERTAÇÃO
Esta Dissertação está organizada da seguinte forma: o Capítulo 1 introduz uma síntese dos principais tópicos ao longo desta dissertação; o Capítulo 2 faz um apanhado sobre a fundamentação teórica associado ao estudo, abordando sobre conceitos com ensino-aprendizagem, desafios do ensino da lógica de programação, conceitos e informações sobre gamificação e uma revisão sistemática da literatura sobre ensino-aprendizagem da lógica de Programação de Computadores; no Capítulo 3, explica-se a metodologia utilizada; o Capítulo 4 mostra os resultados deste estudo; e Capítulo 5 contém as considerações finais sobre o trabalho.
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA E REVISÃO SISTEMÁTICA DA LITERATURA
Neste capítulo, faz-se uma abordagem dos conteúdos associados ao tema do trabalho: ensino-aprendizagem, trata sobre conceitos relacionados a este tópico, que por sua vez, auxilia na compreensão dos desafios de conteúdo no contexto de programação de computadores abordado na seção seguinte; desafios do ensino-aprendizagem da lógica de programação de computadores, faz uma abordagem das dificuldades no ensino da lógica de programação na perspectiva dos docentes e discentes, tratando também sobre aspectos secundário que interferem na efetividade deste processo, como motivação e infraestrutura; gamificação, versa sobre uma das soluções utilizada para superar os desafios no ensino-aprendizagem da lógica de programação de computadores; Revisão Sistemática da Literatura, aborda sobre estudos que versão sobre a gamificação aplicada ao ensino-aprendizagem da lógica de programação de computadores; Code Combat, que trata sobre um ambiente utilizado no contexto da aplicação da gamificação no processo de ensino-aprendizagem da lógica de programação de computadores.
2.1 ENSINO-APRENDIZAGEM
Segundo Altet (1999), o ensino é um processo interpessoal, intencional, que usa essencialmente a comunicação, a situação pedagógica utilizada pelo professor como meio de provocar, favorecer, fazer alcançar a aprendizagem de um saber ou de um saber-fazer. Dessa forma, aprendizagem é interpretada como um processo de aquisição e/ou mudança.
De acordo com Castro e Souza (2016), o ato de adquirir conhecimento, informação e habilidades através de ensino, estudo ou até vivência no dia a dia é denominado aprendizagem. Para Duarte et al. (2015), a aprendizagem é um processo complexo que envolve a combinação da motivação do indivíduo para estudar e as estratégias utilizadas por ele para operacionalizar este objetivo. O sucesso e a qualidade dos seus resultados da aprendizagem são dependentes de fatores como os cognitivos, afetivos, interpessoais, escolares, familiares e sociais, sendo necessário identificar e compreender tais fatores para alcançarmos a sua melhoria (FONTES, 2016).
De acordo com Santos (2018, p 8 apud KREPSK, 2004), o processo de aprendizagem é permanente e tem como principal objetivo o conhecimento. O conhecimento se dá enquanto o indivíduo se relaciona com o mundo, nos planos biológico e sociocultural. O aprendizado é fundamental para que se desenvolvam e amadureçam as funções cognitivas do indivíduo e, consequentemente, para que este se integre ao seu grupo social.
No âmbito pedagógico, a aprendizagem é abordada de diversas formas onde cada uma possui suas peculiaridades. Na aprendizagem receptiva, o indivíduo é capaz de receber uma instrução e compreendê-la; é possível reproduzir o que lhe foi passado, mas é incapaz de descobrir algo. Na aprendizagem por descoberta, exige do sujeito trabalho em troca do aprendizado; nada é fornecido facilmente. Outra aprendizagem que merece destaque é a repetitiva. Nesta há a memorização do conteúdo, embora a compreensão inicial seja um pouco confusa. Por último, a aprendizagem significativa na qual a pessoa consegue relacionar os seus conhecimentos prévios com novas informações passadas (CASTRO e SOUZA, 2016).
Pode-se pensar ainda em duas correntes em psicologia diretamente ligadas a aprendizagem, sendo uma delas o Cognitivismo e a outra Behaviorismo. O Behaviorismo fala sobre o que as pessoas fazem sob o ponto de vista extremo, enquanto o Cognitivismo está relacionado com estados mentais, preocupando-se com o que acontece internamente (ALVES, 2015).
A escolha da abordagem de aprendizagem é definida pelo docente durante a elaboração e/ou execução do seu planejamento de aula. Afinal, é neste documento que o professor expressa sua estratégia “acerca dos objetivos a serem alcançados pelos alunos, conteúdo programático adequado para o alcance dos objetivos, estratégias e recursos que vai adotar para facilitar a aprendizagem, etc.” (GIL, 2012, p. 34).
2.2 DESAFIOS DO ENSINO-APRENDIZAGEM DA LÓGICA DE PROGRAMAÇÃO DE COMPUTADORES
Conforme Neto e Schuvartz (2007), acadêmicos iniciantes, ao se depararem com a disciplina, sentem-se incapazes de programar devido ao conjunto de habilidades que a programação exige.
O documento New Horizon Report: 2015 k-12 Edition traz, como um dos principais desafios para escolas de todo o mundo, o ensino do pensamento complexo:
É essencial para os jovens tanto entender o mundo conectado em que eles estão crescendo e também – através do pensamento complexo – aprender a usar abstração e decomposição para resolver tarefas complexas (...) Ensinar programação nas escolas está cada vez mais sendo visto como uma forma de instilar essa forma de pensamento em estudantes, uma vez que combina profundo conhecimento da ciência da computação com a criatividade e resolução de problemas (JOHNSON et al., 2015, p. 32).
Em razão disso que muitas escolas, principalmente fora do Brasil, além do conteúdo regular de ensino, possuem em sua grade curricular disciplinas que tratam sobre a aprendizagem de programação de computadores. Segundo Anjos, Duda e Silva (2016), muitas escolas já estão se adaptando a essa nova realidade, o autor cita como exemplo 160 mil escolas primárias da Inglaterra que estão tendo aulas de programação. Isso eleva ainda mais a sua importância, uma vez que se pode inferir sua importância na formação dos estudantes, de qualquer área de conhecimento, em razão das habilidades mentais que advém de tal aprendizagem.
2.2.1 Dificuldades para os docentes
Sentance (2016) lista algumas das principais dificuldades em lecionar uma disciplina de programação de computadores enfrentadas pelos professores:
Receio de não possuir conhecimento suficiente para ajudar os alunos a resolverem a grande variedade de problemas com que podem se deparar;
A dificuldade dos alunos em compreender o assunto;
Problemas técnicos da escola;
Necessidade de diferenciação para atender a diferentes níveis de habilidade;
Falta de habilidade para resolver problemas;
Pode-se adicionar a esta lista a definição e adaptação das estratégias de ensino de acordo com as dificuldades observadas na turma durante a proposição dos problemas.
2.2.2 Dificuldades para os alunos
Segundo Gomes e Taumaturgo (2017), os desafios mais comuns enfrentados pelos discentes se encontram nas dificuldades de abstração e resolução de problemas. Contudo, isso ocorre em razão de uma série de dificuldades sentidas pelos alunos, isto é potencializado pelo fato de a disciplina que aborda o conteúdo de programação de computadores é, na maioria dos casos, uma disciplina nova, uma vez que os discentes não estão habituados a disciplinas dessa natureza, diferente de outras disciplinas como Matemática, Português, Biologia e outras que eles têm contato ainda no ensino fundamental.
Existem cinco dificuldades na aprendizagem de programação (BIGGS, 2011):
Orientação: entender os benefícios e utilidades de saber programar;
Máquina Notacional: entender os aspectos da máquina em que se programa que afetam o funcionamento do programa;
Notação: entender as especificidades da sintaxe da linguagem utilizada, ou seja, como escrever os comandos desejados;
Estruturas: entender como usar estruturas de repetição e de desvio condicional, por exemplo;
Dominar os pragmatismos da programação: entender como usar ferramentas de escrita, execução, testes e depuração de códigos de programas;
Pea (1986) relata sobre o que chama de “bugs” conceituais em programadores iniciantes:
Paralelismo: presunção de que diferentes linhas de código do programa podem estar ativas ao mesmo tempo;
Intencionalidade: os estudantes acreditam que o programa consegue ir além das instruções dadas, como se elas fossem dicas do que deve ser feito, e o computador consegue preencher as lacunas e chegar ao resultado esperado pelo aluno;
Egocentrismo: os estudantes acreditam que o computador consegue entender a intenção do que eles querem fazer, e que, de alguma forma,
executará a tarefa mesmo sem que tenham explicitado no código do programa.
Outra dificuldade descrita por Anjos, Duda e Silva (2016) é que, segundo eles, os alunos frequentemente conseguem encontrar uma solução mental para os problemas em questão, mas não conseguem “traduzir” a solução para um programa, na forma de instruções que o computador consiga compreender e executar. A impaciência ao analisar a solução desenvolvida também é uma dificuldade encontrada pelos discentes.
2.2.3 Motivação
Uma forma de definir a motivação é compará-la com um estado interno que ativa, orienta e mantém o comportamento, composto por cinco dimensões: a do conteúdo do comportamento, a da velocidade da iniciação deste comportamento, a da intensidade do envolvimento, a da experiência cognitiva e emocional durante o envolvimento e a do que causa o comportamento (DUARTE, 2002).
No aspecto pedagógico é possível identificar alguns fatores dos quais a motivação dos alunos possa se originar (PEA, 1986):
Externa: baseada em uma recompensa futura, geralmente de cunho financeiro;
Interna: o interesse pela disciplina advém do interesse pelo conteúdo em si;
Social: desejo de agradar a um grupo de pessoas ou uma determinada pessoa;
Conquista: a motivação vem da sensação de estar apresentando um bom desempenho;
Inconclusivo: não se pode chegar a uma conclusão da origem da motivação;
Como cada indivíduo possui suas próprias motivações, é desafiador para o professor realizar o planejamento de sua aula adequado a todos os indivíduos. A motivação é uma característica fundamental no processo de aprendizagem, pois a intensidade e a qualidade do envolvimento necessário para aprender dependem dela.
O aprendizado sério precisa se aproximar do entretenimento para conseguir melhor engajar os alunos.
No contexto da gamificação, Alves (2015) relata que as pessoas jogam, envolvem-se e dedicacam seu tempo a esta atividade em busca de emoções positivas e diversão. Desta forma, a motivação é um ponto de extrema importância quando o assunto é gamificação e aprendizagem. Para a autora, em um jogo ou brincadeira estamos totalmente engajados no momento, espaço e tempo de jogo. Jogar ou brincar tem um “gostinho de quero mais”, ou seja, traz em si o desejo de continuação. Se algo ameaçar estragar a diversão, inventamos uma maneira de continuar (ALVES, 2015, p. 93).
2.3 GAMIFICAÇÃO
A gamificação é uma metodologia ou técnica que faz uso de conceitos associados aos jogos para melhorar a experiência e o engajamento do usuário em diferentes atividades ou aplicações que não tem como propósito principal apenas o entretenimento ou diversão (DETERDING et al. 2011). Kapp (2007) define gamificação de forma semelhante, mas enfatiza o uso da mecânica, estética e raciocínio correntes nos jogos, como forma de engajar as pessoas; conduzi-las na solução de problemas e promover os processos de aprendizagem.
De acordo com Liu, Alexandrova e Nakajima (2011), para usar a gamificação em um ambiente não relacionado aos jogos, a ideia é criar-se um ciclo de gamificação. A interação inicia a partir de um objetivo ou desafio claro com uma condição de vitória específica. Toda vez que o usuário alcançar uma determinada meta, algumas recompensas são dadas nesse sentido, o que é normalmente suportado por um sistema de pontos (pontuação, moeda virtual, pontos de experiência etc.). Com base no sistema de pontos e históricos de conquistas, um quadro de líderes (globais ou parciais) e emblemas são fornecidos aos jogadores para motivar a colaboração e a competição (FRANÇA e REATEGUIM, 2013).
A maior parte das aplicações que empregam conceitos de gamificação estabelece alguma forma de recompensa pelas atividades realizadas pelo usuário. Existe uma série de elementos de design de jogos que podem ser incorporados: avatares, recursos colecionáveis, recompensas, níveis (sistema de progressão),
desbloqueio de conteúdo, combates e outros. No entanto, segundo Werbach e Hunter (2012), os elementos de jogos mais utilizados correspondem ao trio PBL (do acrônimo em inglês PBL – points, badges, leaderboards): Pontos (pontuação que o jogador recebe ao executar determinadas ações ou comportamentos incentivados pelo processo), Medalhas (marcos ou conquistas que são dados ao jogador como uma forma de reconhecer que ele atingiu um patamar ou status desejado), Ranking de Líderes (classificação do jogador em relação aos outros jogadores envolvidos no processo usada como métrica de comparação de sua performance).
Segundo Gomes e Tedesco (2017, p. 2, apud SCHLEMMER e LOPES, 2016), o uso dos componentes PBL torna a estruturação da gamificação mais fácil, escalável e de baixo custo. Contudo, a sua utilização de maneira descontextualizada pode ser problemática por concentrar-se em uma camada de motivação extrínseca que pode funcionar de maneira adequada para os alunos mais jovens, porém não observa-se o mesmo para os alunos mais velhos, sobretudo quando consideram-se experiências de longo prazo.
Assim, se faz necessário definir uma estratégia de gamificação baseado no público alvo, contexto, ambiente e problemas a serem resolvidos a fim de estruturar desafios e missões condizentes com os objetivos pessoais dos jogadores (SCHLEMMER e LOPES, 2016).
No contexto de jogos digitais, Santos (2018) relata em seu estudo que a gamificação não significa somente recompensar alguém pela tarefa realizada, mas utilizar o design e as técnicas próprias de jogos, que tanto cativam as pessoas, para enriquecer o processo de ensino-aprendizagem, promovendo um ambiente de aprendizagem atraente e desafiador, capaz de estimular os alunos em sua busca pelo conhecimento.
Contudo, pode-se inferir que para a aplicação de estratégias gamificadas não se faz obrigatório o uso de jogos digitais. Afinal, qualquer recurso, seja virtual ou não, que faça a implementação da PBL e tenha objetivos relacionados aos conceitos de gamificação, pode ser considerado gamificação.
2.4 METODOLOGIAS GAMIFICADAS APLICADAS A APRENDIZAGEM DA LÓGICA DE PROGRAMAÇÃO DE COMPUTADORES: UM REVISÃO SISTEMÁTICA DA LITERATURA
Esta seção trata de uma Revisão Sistemática da Literatura (RSL), com a finalidade de identificar as metodologias que fazem uso da gamificação na aprendizagem da lógica de programação de computadores, assim como também de investigar a eficácia da aplicação da gamificação. A RSL foi utilizada objetivando extrair, analisar, sintetizar e catalogar dados de diversos periódicos nacionais, especificamente portal de publicações da Comissão Especial de Informática na Educação (CEIE)1, e internacionais, da IEEE Xplorer Digital Library2 e ACM Digital
Library3. O CEIE contempla as principais publicações nacionais no âmbito da informática na educação, como o Simpósio Brasileiro de Informática na Educação (SBIE), Workshop de Informática na Escola (WEI), Workshop do Congresso Brasileiro de Informática na Educação (WCBIE), Revista Brasileira de Informática na Educação (RBIE), Jornada de Atualização em Informática na Educação (JAIE) e Workshop de Desafios da Computação Aplicada à Educação (DESAFIE). Já no âmbito internacional o IEEE Xplorer e ACM são as principais fontes na área.
2.4.1 Trabalho Relacionados
Aureliano e Tedesco (2012) desenvolveram e publicaram um estudo sobre o ensino-aprendizagem da lógica de programação para iniciantes cujo objetivo foi fornecer uma análise abrangente e sistemática dos trabalhos científicos publicados no Simpósio Brasileiro de Informática na Educação (SBIE) e no Workshop de Informática na Escola (WIE). Para isso, utilizaram uma metodologia de RSL visando extrair, catalogar, analisar e sintetizar dados de todos os artigos publicados em 10 edições (2002-2011) desses eventos.
Medeiros, Silva e Aranha (2013), semelhantemente, apresentou uma RSL para o ensino e aprendizagem da lógica de programação com jogos digitais no contexto nacional. Este estudo desenvolveu um processo similar ao apresentado por Medeiros, Silva e Aranha (2013), aplicando a técnica de pesquisa secundária para
1 CIEE - http://www.br-ie.org/pub/index.php/ 2 IEEE Xplorer - https://www.ieee.org/ 3 ACM - https://dl.acm.org/
realizar uma análise abrangente e sistemática da pesquisa em jogos digitais para o ensino e aprendizagem da lógica de programação no cenário internacional.
Outro estudo que fez uso da RSL foi a pesquisa de Silva, Medeiros e Aranha (2014). No trabalho produzido, analisaram 29 estudos primários com o objetivo de investigar a eficácia dos jogos digitais para o ensino e aprendizagem da lógica de programação.
2.4.2 Método Utilizado
Para Galvão e Pereira (2014), são considerados estudos secundários os que têm nos estudos primários sua fonte de dados, portanto, trata-se de um tipo de investigação focada em questão definida, que visa identificar, selecionar, avaliar e sintetizar as evidências relevantes disponíveis. Esta revisão teve como objetivo delimitar, a partir da análise de estudo primários, a eficácia da gamificação como ferramenta de auxílio na aprendizagem da lógica de programação de computadores, e também fazer uma análise do panorama experiências empíricas neste seguimento no contexto nacional entre os anos de 2013 a 2017.
2.4.2.1 Questões da Pesquisa
Para alcançar os objetivos, esta RSL tem como questões da pesquisa a seguinte pergunta: Qual o panorama atual das publicações científicas que tratam do processo de ensino-aprendizagem da lógica de programação de computadores por meio da gamificação? Para responder esta questão foram definidas as questões apresentadas na Tabela 1. A primeira coluna apresenta o código da questão da pesquisa e a segunda a descrição da mesma.
Tabela 1 - Questões de Pesquisa
Questões Descrição
QP1 Qual é o número de participantes dos estudos que estão sendo
realizados por pesquisadores?
QP2 Os estudos reportados indicam que o uso de jogos para ensinar a lógica
de programação é eficaz?
QP4 Que tipos de estudos estão sendo realizados por pesquisadores que
investigam o ensino da lógica de programação utilizando jogos?
QP5 Que metodologias estão sendo utilizadas na aplicação da gamificação
na aprendizagem da lógica de programação de computadores.
2.4.2.2 String de busca
As palavras chaves utilizadas nas strings de busca para obtenção dos estudos primários desta revisão são: Gamificação, Jogos, Aprendizagem de
Programação, Lógica de Programação e Algoritmos. A partir desse conjunto de
palavras, foram geradas as strings utilizadas da RSL (Tabela 2). Para maximizar e aprimorar os estudos encontrados na busca foi utilizado o sinônimo de algumas palavras e realizado adaptações na string das fontes internacionais.
Tabela 2 - String de Busca
String 1
CEIE
RBIE SBIE WCBIE WIE JAIE DESAFIE (gamif* OR jogo* OR game)
AND (educa* OR motiv* OR ensino OR aprendizagem) AND
(lógica OR programação OR algoritmo)
7 25 23 28 1 0
String 2 IEEE Xplorer ACM
game AND teaching AND
programming 494 476
2.4.2.3 Critérios de inclusão e exclusão
Para a definição dos estudos primários inicialmente foi realizada a avaliação dos 1.054 estudos encontrados por meio das strings de busca. Estes foram submetidos a análise das palavras-chaves e leitura do resumo, a fim de identificar aqueles relevantes para responder às questões de pesquisa. Após a realização dessa análise, o conjunto de periódicos foi reduzido para 69. Estes artigos pré-selecionados
foram submetidos às listas de Critérios de Inclusão (CI) e Critérios de Exclusão (CE) que constam na Tabela 3.
Tabela 3 - Critérios de inclusão e exclusão.
Critérios de Inclusão Critérios de Exclusão CI1: Artigos com texto completo do estudo
disponível em formato eletrônico;
CI2: Trabalhos com publicação no ano 2013 ou posterior;
CI3: Trabalhos relativos a gamificação na área de aprendizagem de programação de computadores.
CE1: Artigos Resumidos;
CE2: Trabalhos com publicação anterior ao ano 2013;
CE3: Trabalhos sobre gamificação em áreas distintas a aprendizagem da
lógica de programação de
computadores;
CE4: Estudos com texto completo não disponível em formato eletrônico;
CE5: Publicação cujo foco não corresponde ao uso de jogos para o ensino da lógica de programação;
CE6: Estudos que não contemplam experiência e/ou observações na perspectiva discente.
Implicitamente os estudos duplicados foram ignorados. Assim, a aplicação de apenas um dos critérios de exclusão, indicado na Tabela 3, determinou se um determinado estudo deveria ser subtraído da lista de estudos pré-selecionados. Após a triagem dos artigos pré-selecionados, foram definidos 34 estudos primários, para isso foi necessário ler na íntegra os trabalhos para submetê-los aos Critérios de Exclusão. A etapa posterior determinou a estratificação dos dados contidos nos estudos.
2.4.2.4 Extração e síntese de dados
Nesta fase, foram extraídos os seguintes dados sobre os estudos selecionados: título da obra, nomes dos autores, data de publicação, veículo de publicação, fonte, resumo, data da execução do estudo, local do estudo, tipo de estudo, nível de ensino ao qual o estudo foi destinado, descrição do estudo, hipóteses avaliadas, variáveis independentes, variáveis dependentes, metodologia de gamificação, ferramenta utilizada, técnicas utilizadas, número de participantes, material, projeto do estudo, ameaças a validade, resultados e referências relevantes. Os principais dados extraídos foram armazenados em uma planilha eletrônica.
2.4.3 Análise
Como resultado da busca e análise dos estudos, de um total de 1.054 artigos, foram pré-selecionados 34 trabalhos. A Tabela 4 apresenta os resultados gerais dos processos de pré-seleção e inclusão dos artigos.
Tabela 4 - Resultado geral das buscas.
Veículo Total de artigos Artigos pré-selecionados Artigos incluídos Artigos incluídos / Total artigos (%) RBIE 7 3 1 14,3 SBIE 25 16 1 4 WCBIE 23 7 3 13 WEI 28 12 8 28,6 JAIE 1 0 0 0 DESAFIE 0 0 0 0 IEEE Xplorer 494 16 10 2 ACM 476 15 11 2,3 Total 1054 69 34 3,2 2.4.4 Resultados Gerais
Nesta seção, apresenta-se as respostas às questões levantadas nesta RSL. As referências sobre os estudos primários podem ser encontradas no final deste documento.
2.4.4.1 Reposta a Questão de Pesquisa (QP1)
Nos estudos analisados, pôde-se observar que a quantidade de participantes variou muito. Os estudos de escala menor continham 5, 12 e 14 participantes. Já os maiores tiveram 263, 310 e 350 participantes. Trinta e três relataram o número de participantes da pesquisa realizada. Contudo, um estudo [E5] relatou somente o número de bolsistas e voluntários, omitindo o número da amostra trabalhada para alcançar seu resultado.
2.4.4.2 Reposta a Questão de Pesquisa (QP2)
Após a análise de todos os estudos primários é possível inferir sobre a eficácia da aplicação da gamificação na aprendizagem da lógica de programação de computadores. Uma observação deve ser feita nesse ponto sobre CE6 presente na lista de Critérios de exclusão, uma vez que este foi definido em razão da possibilidade do aumento da probabilidade de eficácia apresentada nos resultados do estudo, pois este restringe os resultados a estudos de natureza empírica.
Dos 34 artigos incluídos, todos (100%) relatam que o uso gamificação na aprendizagem da lógica de programação de computadores é eficaz. Essa resposta foi obtida através da análise das seções de conclusão e discussão dos resultados presente nos estudo primários. Nestas seções, todos os autores relataram que seus objetivos foram alcançados, e em todos os casos fizeram referências as ferramentas utilizadas. Como o caso dos relatos presentes no estudo E2, quando os autores afirmam que após o uso das ferramentas houve relatos dos discentes relacionados a motivação, estímulo, diversão e competição. Os pesquisadores concluem ainda que cada uma das ferramentas utilizadas tiveram sua parcela de contribuição, todas motivaram o estudo da programação de computadores. Outro caso observado é o E5, que relata que os autores aplicaram um questionário para mensurar o nível de interesse dos participantes pelas atividades desenvolvidas, segundo eles todos os discentes avaliaram positivamente a experiência. Pode citar ainda o caso do E13, neste estudo os autores afirmar que 92,9% dos alunos que participaram da pesquisa indicaram interesse em continuar estudando programação, fornecendo assim, segundo os mesmos, indício que defende o uso da gamificação na abordagem de conceitos de programação de computadores.
2.4.4.3 Reposta a Questão de Pesquisa (QP3)
Os estudos também foram classificados pelo nível de ensino em que eles foram destinados, conforme demonstra a Figura 1. Dos trabalhos analisados, dez (29%) são destinados ao ensino fundamental [E3, E4, E6, E10, E11, E16, E21, E24, E25 e E31]. Foram identificados seis (18%) estudos que tiveram como público alvo os alunos do ensino médio [E5, E13, E27, E32 e E33]. Para o ensino superior foram verificados dezesseis (47%) estudos [E1, E2, E7, E8, E9, E12, E14, E15, E17, E18, E19, E22, E23, E26 e E29]. Por outro lado, estudos voltados para o ensino técnico
[E8], ensino fundamental e médio [E28] e para todos os níveis educacionais listados simultaneamente [E20] foram detectados somente um (3%) para cada.
Figura 1 - Estudos classificados pelo nível de Ensino.
2.4.4.4 Reposta a Questão de Pesquisa (QP4)
Como uma das restrições definidas para esta RSL corresponde a seleção de estudos de natureza empírica, isso limitou a diversidade de trabalhos, uma vez que as pesquisas que não contemplaram a perspectiva discente foram descartados. Foi possível identificar em 31 (trinta e um) trabalhos, correspondente a 91%, o uso de Estudo de Caso para se alcançar os objetivos. Em seguida, verificou-se que 6% dos estudos fizeram uso de workshops [E23 e E28]. Por outro lado, somente em um estudo (3%), foi possível determinar o uso de oficinas [E04].
Figura 2 - Tipos de estudos identificados 10 6 16 1 1 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
Fundamental Médio Superior Todos Fund. e
Médio
Nível Educacional
3% 91% 6% Oficina Estudo de Caso Workshops2.4.4.5 Reposta a Questão de Pesquisa (QP5)
Os estudos também foram classificados quanto às metodologias adotadas para a aplicação da gamificação, conforme é demonstrado na Figura 3. O destaque é dado para o uso de Jogos Digitais, que foi relatado em dezoito trabalhos, correspondendo a 53% dos estudos primários [E1, E5, E6, E11, E13, E14, E15, E17, E18, E21, E22, E24, E26, E29, E30, E31, E32 e E33]. Há pesquisas que também fizeram o relato do uso de Programação Visual, esta metodologia foi identificada em cinco (15%) estudos [E4, E7, E10, E23 e E25]. Dois trabalhos (6%) utilizaram PBL (Points, Badges, Leaderboards) [E3 e E12]. A metodologia que fez uso de Jogo Digital e Tabuleiro foi utilizada por dois trabalhos (6%) [E9 e E27]. Atividades colaborativas [E8], Quiz online [E2] e uso de Robô e Tabuleiro [E16], Ambiente de Simulação [E19], Videoaulas on-line [E20], Tabuleiro [E28], e Jogos de Palavras [E34] foram utilizados por 3% cada uma.
Figura 3 - Metodologia dos estudos primários.
2.4.4.6 Distribuição Temporal
O gráfico da Figura 4 ilustra a distribuição temporal de publicações nacionais relacionadas ao tema desta revisão. Observa-se que há um aumento contínuo de publicações que tratam sobre metodologias gamificadas aplicadas ao ensino da lógica de programação de computadores de natureza empírica, isso mostra que este é um tema que tem chamado atenção dos pesquisadores.
1 18 2 5 1 2 1 1 1 1 1 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Figura 4 - Distribuição temporal dos estudos.
2.4.4.7 Ferramentas e Técnicas utilizadas
Nesta RSL, durante a extração dos dados, foram identificadas as ferramentas utilizadas para seguir o roteiro da metodologia, conforme demonstra a Tabela 5. Vale observar que alguns pesquisadores não nomearam suas ferramentas, estas não constam na Tabela 5.
Tabela 5 - Ferramentas utilizadas.
Metodologia Ferramenta
Jogos Digitais Robocode, Code Combat, Code.org, Lightbot, Code.org, NoBug’s Snack Bar, Play Code Dog, Jogo da Serpente, Lost in Spacce, CMX, Ztech de Object-Oriented, Gidget, Lumber Jack, CodeFruits, Reduct, Cargo-Bot, The Lost Java Code, CodeSpells, Gram's House, Gram’s Grocery Shop, Image Representation Game e Hidden Image Game
PBL Classcraft
Programação Visual Scratch
Quiz online Kahoot e Socrative
Atividades Colaborativas Eclipse
Ambiente de Simulação Second Life
0 2 4 6 8 10 12 2013 2014 2015 2016 2017
Além das ferramentas, foram classificadas também técnicas utilizadas para se alcançar os objetivos propostos pelos estudos. Pode-se observar na Figura 5 que a Resolução dos Desafios foi utilizada pela maioria dos estudos (68%) [E1, E6, E8, E11, E13, E14, E15, E16, E17, E18, E19, E21, E22, E24, E26, E27, E28, E29, E30, E31, E32, E33 e E34]. Em segundo lugar, está o Desenvolvimento de Jogos com quatro (12%) estudos [E7, E10, E23 e E25]. Em seguida, foi identificada em Exploração da Ferramenta com três (9%) estudos [E4, E9 e E20]. Por outro lado, a Pontuação por interação na aula foi identificada em dois (6%) estudos [E3 e E12]. E Por último, com 3% de utilização, estão a Resolução de Questionários [E2] e Torneios [E5].
Figura 5 - Técnicas utilizadas.
2.4.5 Considerações Finais
Foram apresentados os resultados de uma RSL sobre metodologias gamificadas aplicadas ao ensino da lógica de programação de computadores publicadas durante o período de 2013 a 2017 no SBIE, WEI, WCBIE, RBIE, IEEE Xplorer e ACM Digital Library. A busca realizada resultou na pré-seleção de 69 artigos, dentre os quais 34 foram incluídos para a extração de dados. Pode-se observar que a gamificação se mostrou um recurso eficaz na aprendizagem da lógica de programação de computadores em todos os estudos analisados, se mostrando um método que ajuda no desempenho dos discentes, diminuir evasão e aumenta a motivação.
0 5 10 15 20 25
Desenvolvimento de Jogos Exploração da Ferramenta Pontuação por interação na aula Resolução de Desafios Resolução de Questionários Torneios
Neste contexto, esta RSL identificou que as metodologias que mais se destacaram foram Jogos Digitais, Programação Visual e PBL, por meio de ferramentas como Robocode, Scratch e Classcraft. Pôde-se observar também que a metade dos estudos foram destinados ao ensino básico, confirmando a previsão de Silva et al. (2014) de que havia uma tendência de aumento de pesquisas voltadas ao ensino fundamental e médio quando se comparado com o nível superior. Vale observar também que não foram encontrados nos estudos primários abordagens que fizessem referência ou comparação entre os elementos monousuário e multiusuário presente nos jogos digitais.
Todos os estudos primários foram classificados como estudos de natureza empírica, assim pôde-se agregar maior relevância aos resultados expressados através do relato de experiência dos pesquisadores. Contudo, vale observar que se faz necessário a existência de um número maior de estudos classificados com este atributo, uma vez seria desejável que o número de estudos primários fosse maior.
No geral, os resultados da RSL indicam que a aplicação da gamificação na aprendizagem da lógica de programação de computadores é eficaz e as metodologias mais utilizadas, respectivamente, são Jogos Digitais, Programação Visual e PBL.
2.5 CODE COMBAT
O Code Combat é um jogo que aborda conceitos de programação através de uma aventura medieval, onde o jogador controla heróis e, ao longo de sua jornada, vai coletando cristais e derrotando diversos inimigos, como ogros, bandidos, entre outros (CODECOMBAT, 2019). É um jogo gratuito e é baseado na solução de desafios pelo herói controlado. Estes desafios são apresentados na forma de missões que possuem enredo que evolui de acordo com o conteúdo abordado. O usuário inicia o jogo no primeiro mapa, as primeiras missões deste são gratuitas. Cada mapa aborda um conjunto de conceitos distintos, como Introdução à Ciência da Computação (CS1), Ciência da Computação 2 (CS 2), Programação Web etc. Portanto, cada mapa representa um curso diferente, para ter acesso a todas as missões de cada mapa é necessário o professor (ou escola) adquirir a licença correspondente ao curso desejado.
O jogo disponibiliza um ambiente de programação próprio para que o jogador implemente seus códigos. Este ambiente trabalha com 3 linguagens de
programação, sendo elas: Python, JavaScript e CoffeeScript (Experimental). O jogador pode escolher entre 60 idiomas na página inicial do site do jogo.
Cada mapa fornece uma estimativa de tempo necessário para sua conclusão. Os conceitos abordados e as informações a respeito de cada mundo estão dispostas na Tabela 6.
Tabela 6 - Informações sobre os mapas/cursos do Code Combat.
Curso Quantidade de Fases Tempo de Conclusão Estimado Conceitos Abordados Introdução à Ciência da Computação 37 4 x 45-60 minutos de sessão de programação.
Sintaxe Básica, Argumentos, Strings, Loops while, Variáveis, Algoritmos. Desenvolvimento de jogo 1 17 Sessões de programação de 5 x 45 a 60 minutos.
Sintaxe Básica, Argumentos, Usar objetos do jogo, Construir labirintos, Criar um jogo jogável e compartilhável.
Desenvolvimento Web 1
13 N/D HTML Básico, CSS Básico,
Alterar páginas web existentes, Criar uma página web compartilhável. Ciência da Computação 2 75 6 sessões de programação de 45 a 60 minutos.
Sintaxe Básica, Argumentos, Strings, Loops while, Variáveis, Comandos if, Funções, Parâmetros, Strings avançadas. Desenvolvimento de jogo 2 30 8 sessões de codificação de 45 a 60 minutos.
Sintaxe Básica, Funções, Strings, Comandos if, Argumentos, Manipulação básica de entrada, IA Básica do jogo, Criar um jogo jogável e compartilhável.
Desenvolvimento Web 2
22 N/D Sintaxe Básica, Strings, Loops
while, Variáveis, Argumentos, Comandos if, Funções, HTML Básico, CSS Básico, Web Script Básico, HTML Avançado, JavaScript Básico, Manipulação básica de eventos, Criar uma página web interativa compartilhável. Ciência da Computação 3 82 11 x 45-60 minutos de sessões de codificação.
Sintaxe Básica, Argumentos, Comandos if, Variáveis, Strings, Loops while, Aritmética, Strings avançadas, Manipulação de entrada, Funções, Parâmetros, Lógica
Booleana, Arrays, Comandos Break, Comandos continue.
Desenvolvimento de Jogos 3
11 N/D Sintaxe Básica, Dados de
Eventos. Ciência da Computação 4 37 6 x 45-60 minutos de sessões de codificação.
Sintaxe Básica, Argumentos, Variáveis, Strings, Comandos if, Aritmética, Loops while, Arrays, Funções, Parâmetros, Objetos Literais, Laço For, Lógica Booleana. Ciência da Computação 5 34 12 x 45-60 minutos de sessões de codificação.
Sintaxe Básica, Argumentos, Variáveis, Strings, Loops while, Arrays, Laço For, Funções, Comandos if, Lógica Booleana, Algoritmos, Comandos Break, Operações Matemáticas, Objetos Literais, Aritmética, Gráficos, Strings avançadas, Parâmetros, Comandos continue.
Ciência da
Computação 6
19 N/D Sintaxe Básica, Argumentos,
Variáveis, Strings, Comandos if, Loops while, Arrays, Laço For, Funções, Lógica Booleana, Algoritmos, Comandos Break, Aritmética, Objetos Literais, Parâmetros,
Vetores, Operações
Matemáticas, Recursividade. Fonte: CODECOMBAT, 2019.
Figura 6 - Escolha dos mundos disponíveis.
Ao acessar a página do game será exibido ao usuário o conteúdo da Figura 6. Nesta tela, o usuário deverá escolher os mapas disponíveis, em geral, para o usuário sem licença, somente o primeiro é parcialmente disponibilizado. Cada mapa aborda conceitos específicos de programação de computadores.
Figura 7 – Mapa Kithgard (CS1).
Fonte: www.codecombat.com
Após selecionar o mundo, o usuário tem acesso as missões disponíveis para o mapa escolhido. A Figura 7 exibe a primeira missão do mapa Kithgard; conforme as missões são concluídas novas são disponibilizadas. Contudo, somente as 3 primeiras são disponíveis para o usuário que não está registrado em alguma turma virtual. As turmas virtuais só podem ser criadas por usuários com perfil de professor no site.
Figura 8 - Descrição da missão.
Fonte: www.codecombat.com
Após a escolha da missão, o usuário tem acesso a descrição dos objetivos da missão e o conteúdo de programação que será abordado, como demonstrado na Figura 8.
Figura 9 - Escolha do avatar (herói).
Fonte: www.codecombat.com
A Figura 9 demonstra o passo seguinte, a escolha do herói que irá representar o usuário ao longo das missões e a linguagem de programação que será utilizada para a escrita dos algoritmos necessários para o cumprimento das missões. As linguagens de programação disponíveis são: Phyton, JavaScript e CoffeScript.
Figura 10 - Orientação para solução da missão
Fonte: www.codecombat.com
Antes de iniciar a missão, o usuário é orientado sobre os procedimentos que ele deve ter atenção para alcançar seus objetivos, conforme demonstra a Figura 10. Nesta missão, o objetivo do usuário é coletar a gema sem tocar nos espinhos.
Figura 11 - Tela de missão do Code Combat
Fonte: www.codecombat.com
Finalmente o usuário tem acesso aos recursos do ambiente que o permite cumprir a missão. Esta página é composta por vários elementos, os principais são:
Área de exibição dos personagens e ambiente gráfico – neste local são exibidos os componentes visuais do jogo, como personagem, gemas, ogros, espinhos, armadilhas e outros. O personagem locomove-se no ambiente de acordo com o algoritmo definido no editor de código;
Objetivos – lista o status dos objetivos a serem alcançados ao longo da missão;
Métodos – lista os métodos disponíveis para o jogador. Métodos são responsáveis por realizar uma ação específica e, em geral, são vinculadas ao personagem. Cada método dispõe de um texto explicativo sobre seu conceito e exemplo de utilização;
Sugestões – exibe um conjunto de informações sobre a missão e métodos que podem auxiliar o jogador a cumprir os objetivos da missão.
Editor de código – ferramenta que permite o usuário escrever o código correspondente ao conjunto de instruções habilitadas para a solução da missão. Caso o código escrito esteja correto, o personagem realiza o conjunto de ações esperadas e alcança os objetivos da missão, caso contrário o jogo informa ao usuário que determinado objetivo não foi alcançado.
Este jogo permite o cadastro de dois tipos de perfis: professor e aluno. O usuário não cadastrado tem acesso somente à parte do primeiro mapa. Um professor pode criar turmas. Em cada turma ele poderá adicionar um ou mais cursos, de acordo com a licença que este tenha adquirido no site. Cada curso representa um dos mapas disponíveis. As turmas podem ter um ou mais alunos. O professor consegue acompanhar o progresso de cada aluno da turma, contudo um aluno não tem acesso ao progresso dos outros discentes em cada curso. A ferramenta conta com um recurso multiusuário, chamado arena, ela está disponível no final de cada mapa. Nesse espaço, os alunos da turma podem confrontar-se. Os resultados das batalhas entres eles podem ser visualizados em um ranking.
3 PROCEDIMENTOS E MÉTODOS
Neste capítulo, é apresentada a metodologia utilizada para o desenvolvimento desta pesquisa e, ante ao conteúdo do referencial teórico, são detalhados os procedimentos realizados para alcançar os objetivos do trabalho.
3.1 TIPO DE PESQUISA
Este estudo pode ser classificado de acordo com os parâmetros das pesquisas descritiva e explicativa. Através da pesquisa descritiva será possível observar, registrar, analisar, classificar e interpretar os fatos relativos as observações quanto a realização do estudo.
Para Pedro (2016), a metodologia explicativa, que, para a autora, também pode ser denominada de causal ou experimental, ocorrerá em uma segunda etapa, objetivando identificar os fatores que contribuem para a ocorrência das variáveis que afetam o processo analisado. Pedro (2016) ainda comenta, conforme citado por Lakatos e Marconi (2010), que a pesquisa explicativa registra os fatos, analisa-os e identifica suas causas de modo a relacionar as hipóteses deduzidas por força da lógica. Por meio desta metodologia, será possível estabelecer relações de causa-efeito através da manipulação das variáveis da pesquisa, validação das hipóteses e a avaliação da questão da pesquisa através da realização de experimentos.
3.2 MÉTODOS CIENTÍFICOS
Os métodos científicos adotados para esta pesquisa são os métodos observacional, experimental e estatístico. O método observacional será utilizado com o fim de coletar dados sobre um conjunto de atitudes comportamentais típicas por meio da observação sistemática. Para Prestes (2012), esta classificação do método observacional é realizada em condições controladas, de acordo com objetivos e propósitos previamente definidos.
O método experimental (ou de experimentação) será aplicado através de um conjunto de experimentos para verificar as hipóteses por meio do controle das variáveis capazes de interferir na relação causa/efeito estudada.
Por outro lado, o método estatístico será utilizado para investigar o fenômeno estudado, uma vez que este método está relacionado com a quantificação, análise e interpretação dos dados coletados a partir das técnicas estatísticas.
3.3 ABORDAGEM DE PESQUISA
A abordagem de pesquisa adotada no projeto é qualitativa e quantitativa. A primeira será utilizada com o objetivo de emergir aspectos subjetivos ao comportamento e desempenho durante a realização dos experimentos controlados. Por outra lado, a segunda será utilizada para gerar dados para mensurar resultados, para fins de comparação, entre o uso da ferramenta gamificada com elementos monousuário e a ferramenta gamificada multiusuário. Esta comparação se faz necessária para testar a hipótese e questão de pesquisa do projeto.
3.4 HIPÓTESES DE PESQUISA
H0: Não existem diferenças em termos de engajamento, motivação e desempenho na utilização de ambientes gamificados monousuário e ambientes gamificados multiusuários no ensino-aprendizagem da lógica de programação de computadores.
H1: Existem diferenças em termos de engajamento, motivação e desempenho na utilização de ambientes gamificados monousuário e ambientes gamificados multiusuários no ensino-aprendizagem da lógica de programação de computadores.
3.5 VARIÁVEIS
A fim de testar a hipótese foram encontradas variáveis que estão relacionadas ao contexto desta pesquisa. A variável independente identificada são os elementos de jogos multiusuários destinados ao ensino-aprendizagem da lógica de programação de computadores. Contudo, vale ponderar a relevância das variáveis dependentes, são elas: engajamento; desempenho e motivação. Todas as variáveis estão relacionadas ao uso do ambiente gamificado que será utilizado nos experimentos.
3.6 CARACTERIZAÇÃO DA AMOSTRA
A amostra do estudo foi composta por alunos do primeiro ano do curso Técnico em Desenvolvimento de Sistemas Integrado ao Ensino Médio do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Pará (FPA) Campus Óbidos. Atualmente, os estudantes nessa faixa etária geralmente estão intimamente relacionados a um ou mais jogos eletrônicos, ou são mais propícios a imergir nestes em razão do contexto em que se encontram. Logo presume-se que este tipo de jogo pode atuar como recurso motivacional no processo de ensino-aprendizagem deste público, uma vez que esta abordagem é visual.
3.7 PROCEDIMENTOS
Os procedimentos adotados para a realização dessa pesquisa de mestrado foram desenvolvidos em três momentos distintos: i) revisão sistemática da literatura, para identificar os trabalhos relacionados ao tema de investigação; ii) adaptação e preparação do ambiente experimental (Code Combat); iii) realização de experimentos para validação das hipóteses.
3.7.1 Revisão da Literatura
A fim de identificar os trabalhos e pesquisas relacionados a tema de estudo, foi realizada uma revisão sistemática da literatura (seção 2.4). Através desta foi possível investigar as iniciativas, práticas, abordagens e experiências do uso da gamificação no ensino-aprendizagem da lógica de programação de computadores. Contudo, apesar da contribuição com informações relevantes ao objeto de estudo, nenhum deles trouxe conteúdo conclusivo sobre a questão de pesquisa desse trabalho, a saber: quais as evidências que o uso de ambientes gamificados
multiusuários são significativamente melhores que ambientes gamificados monousuário com a finalidade de aumentar o engajamento, desempenho e motivação do discente no processo de ensino-aprendizagem da lógica de programação de computadores?
Assim, buscando avaliar o impacto do uso de ambientes gamificados no processo de ensino-aprendizagem da lógica de programação de computadores, foi proposto um ambiente gamificado e foram definidos cenários de aprendizagem para realização de experimentos.
